નેનોરોબોટિક્સ - કેન્સર પર હુમલો કરવાની વધુ સ્માર્ટ અને લક્ષિત રીત

તાજેતરના અભ્યાસમાં, સંશોધકોએ પ્રથમ વખત ખાસ કરીને કેન્સરને લક્ષ્ય બનાવવા માટે સંપૂર્ણ સ્વાયત્ત નેનોબોટિક સિસ્ટમ વિકસાવી છે.

નેનોમેડિસિન માં મોટી પ્રગતિમાં, નેનોટેકનોલોજીને દવા સાથે જોડતા ક્ષેત્રે, સંશોધકોએ ખૂબ જ નાના, પરમાણુ-કદના નેનોપાર્ટિકલ્સ (મશીન અથવા રોબોટ્સ કે જે નેનોમીટર 10-9m ના માઇક્રોસ્કોપિક સ્કેલની નજીક છે) નો ઉપયોગ કરીને રોગનિવારક સારવારની નવી રીતો વિકસાવી છે. લક્ષ્ય કેન્સરમાં પ્રકાશિત થયેલ આ નોંધપાત્ર અભ્યાસમાં પ્રકૃતિ બાયોટેકનોલોજી.

ડીએનએ ઓરિગામિ નેનોબોટ: ધ મેજિક ટ્રાન્સપોર્ટર

ડીએનએ ઓરિગામિ એ એક પ્રક્રિયા છે જેમાં ડીએનએ નેનોસ્કેલ સ્તરે ફોલ્ડ કરવામાં આવે છે અને તેનો ઉપયોગ સૌથી નાના ભીંગડા (પેપર ફોલ્ડિંગની કળાની જેમ ઓરિગામિ) પર સક્રિય બંધારણો બનાવવા માટે થાય છે. ડીએનએ એ માહિતીનો એક મહાન સંગ્રહ છે અને તેથી તેમાંથી બનેલા માળખાંનો ઉપયોગ માહિતી વાહક તરીકે થઈ શકે છે. આ ક્ષમતાને અનુરૂપ, આ ડીએનએ નેનોપાર્ટિકલ્સ (અથવા 'ડીએનએ નેનોરોબોટ્સ' અથવા 'નેનોરોબોટ્સ' અથવા ફક્ત 'નેનોબોટ્સ') માનવ શરીરમાં ચોક્કસ કાર્યો માટે નાનામાં નાના સ્કેલ પર કાર્ગોને ખસેડી અને ઉપાડી શકે છે અને તેથી ઘણા લોકો માટે યોગ્ય છે. નેનોરોબોટિક એપ્લિકેશન્સ આવા નેનોબોટનું કદ માનવ વાળના એક સ્ટ્રેન્ડ કરતાં 1000 ગણું નાનું છે. નેનોરોબોટિક્સનું આ ક્ષેત્ર છેલ્લાં બે દાયકાઓથી ઉત્સાહથી ભરેલું છે અને ઘણા નિષ્ણાતો ડીએનએ પર આધારિત આવા નેનોસ્કેલ સ્ટ્રક્ચર્સ વિકસાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યા છે જે દવાઓ ખાસ કરીને ઉપચાર અને દવાની ડિલિવરીમાં ક્રાંતિ લાવવા માટે પોતાને તમામ પ્રકારના આકાર અને કદમાં ફોલ્ડ કરી શકે છે.

નેનોરોબોટ ટેક્નોલોજીનો હવે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થઈ રહ્યો છે અને તે મેડિકલ ઇમેજિંગ, ઉપકરણો, સેન્સર્સ, એનર્જી સિસ્ટમ્સ અને દવા જેવા ક્ષેત્રોમાં પહેલેથી જ ક્રાંતિ કરી ચૂકી છે. દવામાં, નેનોબોટ મુખ્ય ફાયદાઓ ધરાવે છે કારણ કે તેઓ કોઈપણ હાનિકારક પ્રવૃત્તિઓ પેદા કરતા નથી, તેની કોઈ સંભવિત આડઅસર નથી અને તેઓ શરીરમાં કઈ જગ્યાને લક્ષ્ય બનાવશે અને તેના પર કાર્ય કરશે તે ખૂબ જ ચોક્કસ છે. નેનોરોબોટ્સના વિકાસનો પ્રારંભિક ખર્ચ કદાચ વધુ હોય પરંતુ જ્યારે બેચ પ્રોસેસિંગની પરંપરાગત પદ્ધતિ દ્વારા ઉત્પાદન કરવામાં આવે ત્યારે તે ખર્ચને ઘણી હદ સુધી ઘટાડે છે. વધુમાં, નેનોરોબોટ્સનું લઘુત્તમ કદ તેમને બેક્ટેરિયા અને વાયરસને લક્ષ્ય બનાવવા માટે આદર્શ બનાવે છે. ઉપરાંત, એક નાનો નેનોરોબોટ શરીરમાં ખૂબ જ સરળતાથી ઇન્જેક્ટ કરી શકાય છે અને તે લોહી (રુધિરાભિસરણ તંત્ર) દ્વારા સરળતાથી તરતી રહે છે અને સમસ્યાઓ શોધવામાં અને તેમની સારવાર કરવામાં મદદ કરે છે. નેનોબોટ્સે કેન્સર સંશોધનમાં ઘણું મહત્વ મેળવ્યું છે કારણ કે તે કીમોથેરાપીનો પીડારહિત વિકલ્પ હોઈ શકે છે જે અન્યથા ખૂબ જ તણાવપૂર્ણ છે અને દર્દી પર મોટો વ્યક્તિગત અને નાણાકીય બોજ મૂકે છે. કીમોથેરાપી એ કેન્સરની સારવારની માત્ર કઠોર રીત નથી, પરંતુ કેન્સરના કોષો પર હુમલો કરવા સિવાય, પ્રક્રિયા સમગ્ર શરીરમાં ઘણી આડઅસરો છોડે છે. હજુ સુધી વિજ્ઞાન કેન્સર નામના આ જીવલેણ રોગની સારવાર માટે કીમોથેરાપીનો કોઈ નવો વિકલ્પ શોધી શક્યું નથી. નેનોબોટ્સ વધુ કાર્યક્ષમ, સ્માર્ટ અને લક્ષિત વૈકલ્પિક હુમલો કરનાર કેન્સર બનીને આગામી વર્ષોમાં આ પરિસ્થિતિને બદલવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.

કેન્સરને લક્ષ્ય બનાવવું

આ તાજેતરના અભ્યાસમાં, એરિઝોના સ્ટેટ યુનિવર્સિટી, યુએસએ અને નેશનલ સેન્ટર ફોર વચ્ચેનો સહયોગ નેનો ચાઈનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ, બેઈજિંગના વિજ્ઞાન અને ટેક્નોલોજીના સંશોધકોએ સ્વચાલિત નેનોબોટ્સને સફળતાપૂર્વક ડિઝાઈન કર્યા છે, બાંધ્યા છે અને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કર્યા છે જેથી શરીરની અંદરના કેન્સરની ગાંઠોને સક્રિય રીતે શોધી શકાય અને તેનો સચોટ નાશ કરી શકાય - જ્યારે કોઈપણ તંદુરસ્ત કોષોને નુકસાન ન પહોંચાડે. તેઓએ ગાંઠને શોધવા અને નાશ કરવા માટે ખૂબ જ સરળ અને સીધી વ્યૂહરચના ડિઝાઇન કરીને અને તેનો ઉપયોગ કરીને, નેનો વૈજ્ઞાનિકોને બે દાયકાથી વધુ સમયથી પીડાતા અનેક પડકારોને દૂર કર્યા. ડીએનએ-આધારિત નેનોબોટ્સનો ઉપયોગ કરીને ગાંઠ કોષમાં રક્ત કોગ્યુલેશનને પ્રેરિત કરીને ગાંઠ કોષમાં રક્ત પુરવઠાને ખાસ કરીને કાપી નાખવાની વ્યૂહરચના હતી. તેથી, તેઓએ કંઈક સરળ લાગતું હોવાનું વિચાર્યું - સપાટ, નેનોસ્કેલ્ડ ડીએનએ ઓરિગામિ નેનોબોટની સપાટી પર ચાવીરૂપ રક્ત-ગંઠન એન્ઝાઇમ (જેને થ્રોમ્બિન કહેવાય છે) જોડો. થ્રોમ્બિનના સરેરાશ ચાર અણુઓ ની સપાટ સપાટી સાથે જોડાયેલા હતા ડીએનએ 90nm બાય 60nm કદની ઓરિગામિ શીટ. આ સપાટ શીટને કાગળની શીટની જેમ ફોલ્ડ કરવામાં આવી હતી જે નેનોબોટ્સ મોલ્ડને હોલો ટ્યુબના આકારમાં બનાવે છે. આ નેનોબોટ્સને માઉસમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવ્યા હતા (જે આક્રમક ગાંઠની વૃદ્ધિ સાથે પ્રેરિત કરવામાં આવ્યા હતા), તેઓ લોહીના પ્રવાહમાં મુસાફરી કરીને તેના લક્ષ્ય સુધી પહોંચે છે અને તેને જોડે છે - ગાંઠો. ત્યારબાદ, નેનોબોટનો કાર્ગો - એન્ઝાઇમ થ્રોમ્બિન - પહોંચાડવામાં આવે છે જેનાથી ગાંઠના રક્ત પ્રવાહને અવરોધે છે. વાહિનીઓમાં લોહીના ગંઠાઈ જવા માટે જે ગાંઠની વૃદ્ધિને ખવડાવે છે, ગાંઠની પેશીઓનો વિનાશ અથવા કોષ મૃત્યુનું કારણ બને છે. આ સમગ્ર પ્રક્રિયા રસપ્રદ રીતે ખૂબ જ ઝડપથી થાય છે અને ઈન્જેક્શનના કલાકોમાં નેનોબોટ્સ ગાંઠને ઘેરી લે છે. ઇન્જેક્શનના 36 કલાક પછી તમામ ગાંઠ કોષોમાં એડવાન્સ થ્રોમ્બોસિસના પુરાવા જોવા મળ્યા હતા.

વધુમાં, લેખકોએ નેનોબોટ (જેને ડીએનએ એપ્ટેમર કહેવાય છે)ની સપાટી પર ખાસ પેલોડનો સમાવેશ કરવાની પણ કાળજી લીધી હતી, જે ખાસ કરીને ન્યુક્લિયોલિન નામના પ્રોટીનને લક્ષ્ય બનાવશે, જે માત્ર ટ્યુમર કોશિકાઓની સપાટી પર જ વધુ માત્રામાં બને છે, આમ ઘટાડો થાય છે. નેનોબોટ્સ ક્યારેય પણ તંદુરસ્ત કોષો પર હુમલો કરવાની શક્યતા શૂન્ય સુધી પહોંચી જાય છે. આ નેનોબોટ્સ માત્ર ગાંઠના કોષોને ઘટાડી અને મારી નાખે છે પરંતુ મેટાસ્ટેસિસને અટકાવે છે - દૂરના સ્થળે ગૌણ કેન્સરની વૃદ્ધિ.

સલામતી અને અસરકારકતા

લેખકો ભારપૂર્વક જણાવે છે કે નેનોબોટ્સ ઉંદર અને ડુક્કરમાં ઉપયોગ માટે સલામત અને રોગપ્રતિકારક રીતે નિષ્ક્રિય છે અને નેનોબોટ્સના ઉપયોગથી અન્યત્ર સામાન્ય રક્ત કોગ્યુલેશન અથવા કોષની રચના અથવા મગજના કોઈપણ બ્રીચિન્ટોમાં કોઈ ફેરફાર જોવા મળ્યો નથી. આમ, કોઈપણ સંભવિત અનિચ્છનીય આડઅસર વિના ગાંઠોને લક્ષિત કરવા અને સંકોચવા માટે તેમને સલામત અને અસરકારક તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવ્યા છે. મોટા ભાગના નેનોબોટ્સ પણ 24 કલાક પછી શરીરમાંથી ક્ષીણ થતા અને સાફ થતા જોવા મળ્યા હતા. જોકે નેનોબોટ્સને 'રેપ્લિકેટિંગ નેનોબોટ્સ' મોડેલમાં ડિઝાઇન કરી શકાય છે, જે થોડી નકલો બનાવવામાં આવે છે અને અન્ય નેનોબોટ્સ સ્વ-નિર્મિત થાય છે ત્યારે ખર્ચને ઓછો રાખવા માટે સમજી શકાય તેવું છે, તે સ્પષ્ટ છે કે આવો અભિગમ ફક્ત ખાસ સંજોગોમાં જ લાગુ થવો જોઈએ. . જ્યાં સુધી દવાના ક્ષેત્રનો સંબંધ છે ત્યાં સુધી, કોઈપણ આત્યંતિક સંજોગોને ઉઘાડી રાખવા માટે એક ફૂલપ્રૂફ કિલ-સ્વીચ પણ હોવું જરૂરી છે. કાનૂની સત્તાવાળાઓએ દવામાં નેનોબોટ્સના કોઈપણ દુરુપયોગને ટાળવા માટે નિયમો ઘડવાની જરૂર છે, ઉદાહરણ તરીકે હથિયારયુક્ત નેનોબોટ્સ. જ્યારે તમામ પરિબળોનું વજન કરવામાં આવે છે, ત્યારે નેનોબોટ્સની અસરકારકતા આપણને એવા મુદ્દા પર લાવે છે કે તેઓને અવગણી શકાય નહીં અને તેમના સંભવિત નેનોબોટ્સને જોવું એ ભવિષ્યમાં દવાનું આવશ્યક ઘટક બનશે.

માનવીઓ પર સમાન અભિગમનો ઉપયોગ કરી શકાય છે કારણ કે લેખકોએ દર્શાવ્યું છે કે આ સિસ્ટમનું પરીક્ષણ પ્રાથમિક માઉસ લંગ કેન્સર મોડેલ પર પણ કરવામાં આવ્યું હતું - જે ફેફસાના માનવ તબીબી અભ્યાસક્રમની નકલ કરે છે. કેન્સર દર્દીઓ- અને બે અઠવાડિયાની સારવાર પછી ગાંઠનું રીગ્રેસન દર્શાવ્યું. ઉપરાંત, આ અભ્યાસો ઉંદર પર હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા, અને બે અઠવાડિયાની અંદર સ્તન કેન્સર, મેલાનોમા, અંડાશય અને ફેફસાના કેન્સર પર સમાન પ્રભાવી અસર પ્રાણીઓમાં જોવા મળી હતી. જો કે સમાન પરિણામોની વાજબીતાની પુષ્ટિ કરવા માટે આ અભ્યાસ મનુષ્યોમાં કરવાની જરૂર છે અને તે હાંસલ કરવા માટે મજબૂત ક્લિનિકલ ટ્રાયલ્સ હાથ ધરવાની જરૂર છે.

કેન્સર પર હુમલો કરવાની ખૂબ જ સ્માર્ટ અને લક્ષિત રીત

કેન્સર થેરાપ્યુટિક્સનો એક મોટો પડકાર એ છે કે કેન્સરની ગાંઠ કોશિકાઓ અને શરીરના સામાન્ય, સ્વસ્થ કોષો વચ્ચે કાળજીપૂર્વક અને યોગ્ય રીતે તફાવત કરવો. ગાંઠના કોષોને દૂર કરવા અને મારવા માટેનો પરંપરાગત અભિગમ - કીમોથેરાપી અને રેડિયેશન થેરાપી- શરીરના સામાન્ય કોષો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કર્યા વિના ગાંઠના કોષોને પસંદગીપૂર્વક લક્ષ્ય બનાવવામાં નિષ્ફળ જાય છે. આમ, કિમોચિકિત્સા અને રેડિયેશન થેરાપી ગંભીર આડઅસરનું કારણ બને છે, નાની અને મોટી બંને, જેમાં અંગને નુકસાન થાય છે, જે કેન્સરની ખૂબ જ નબળી સારવારમાં પરિણમે છે અને તેથી દર્દીઓમાં જીવિત રહેવાનો દર ઓછો છે. આ અભ્યાસમાં વર્ણવેલ નેનોબોટ્સ સસ્તન પ્રાણીઓમાં તેના પ્રકારનો પ્રથમ છે જે ગાંઠના કોષોને ઓળખવામાં અને તેમની વૃદ્ધિ અને પ્રસારને ઘટાડવામાં ખૂબ જ મજબૂત અને અસરકારક છે. આ ડીએનએ રોબોટિક સિસ્ટમનો ઉપયોગ ઘણા પ્રકારના કેન્સર માટે ચોક્કસ અને લક્ષિત કેન્સર ઉપચાર માટે થઈ શકે છે, કારણ કે તમામ નક્કર ગાંઠને ખોરાક આપતી રક્તવાહિનીઓ આવશ્યકપણે સમાન હોય છે.

આ સંશોધને ભવિષ્ય માટે ટેકનોલોજીકલ એડવાન્સિસનો ઉપયોગ કરીને વ્યવહારિક તબીબી ઉકેલો વિશે વિચારવાનું અને આયોજન કરવાનું શરૂ કર્યું છે. કેન્સર સંશોધનનો અંતિમ ધ્યેય ઘન ગાંઠોને સફળ નાબૂદ કરવાનો છે, જેમાં કોઈ ગંભીર આડઅસર નથી અને મેટાસ્ટેસિસમાં ઘટાડો થાય છે. આ અભ્યાસને જોતાં, અમને ભવિષ્ય માટે અપાર આશા દેખાય છે જ્યાં આ વર્તમાન વ્યૂહરચના કેન્સરનો સામનો કરવાના અંતિમ ધ્યેયને સિદ્ધ કરવા માટે આદર્શ હોઈ શકે છે. અને માત્ર કેન્સર જ નહીં, આ વ્યૂહરચના અન્ય ઘણા રોગોની સારવાર માટે ડ્રગ ડિલિવરી પ્લેટફોર્મ તરીકે પણ વિકસાવી શકાય છે કારણ કે આ અભિગમ ફક્ત નેનોબોટ્સની રચનામાં ફેરફાર કરશે અને લોડ કરેલા કાર્ગોમાં ફેરફાર કરશે. ઉપરાંત, નેનોબોટ્સ માનવ શરીર અને મગજની જટિલતાને વધુ સમજવામાં મદદ કરી શકે છે. આનાથી પીડારહિત અને બિન-આક્રમક શસ્ત્રક્રિયા કરવામાં પણ મદદ મળશે, સૌથી જટિલ પણ. આ સમયે, કાલ્પનિક રીતે, તેમના કદને કારણે નેનોબોટ્સ મગજના કોષોમાંથી પણ સર્ફ કરી શકે છે અને વધુ સંશોધન માટે જરૂરી તમામ સંબંધિત માહિતી પેદા કરી શકે છે. ભવિષ્યમાં, ચાલો કહીએ કે આજથી બે દાયકા પછી, નેનોબોટનું એક જ ઈન્જેક્શન રોગોને સંપૂર્ણપણે મટાડી શકે છે.

***

{તમે ટાંકેલા સ્ત્રોત(ઓ)ની સૂચિમાં નીચે આપેલ DOI લિંક પર ક્લિક કરીને મૂળ સંશોધન પેપર વાંચી શકો છો}

સ્રોત (ઓ)

લિ એસ એટ અલ 2018. વિવોમાં મોલેક્યુલર ટ્રિગરના પ્રતિભાવમાં એક ડીએનએ નેનોરોબોટ કેન્સર રોગનિવારક તરીકે કાર્ય કરે છે. પ્રકૃતિ બાયોટેકનોલોજી. https://doi.org/10.1038/nbt.4071